DE102019214494A1 - Verfahren, Ladeschnittstelle und Ladesystem zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang - Google Patents

Verfahren, Ladeschnittstelle und Ladesystem zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang Download PDF

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Abstract

Ein Stecker 1 eines Ladekabels wird als Authentifizierungsschnittstelle zur Authentifizierung eines Elektrofahrzeugs verwendet, indem eine Leseeinrichtung 3 des Steckers 1 einen Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher 4 neben einer Buchse 2 am Fahrzeug ausliest. So wird eine komfortable Lademöglichkeit für Fahrzeuge geschaffen, welche, beispielsweise aufgrund ihres Alters, nur über eine einfache Ladeablaufsteuerung verfügen und den Standard ISO 15118 nicht unterstützen, sodass dennoch eine Authentifizierung des Fahrzeugs beim Einstecken des Ladesteckers erfolgen kann, ohne dass hierzu händische Eingaben von Abrechnungsmerkmalen erforderlich wären. Die Authentifizierung ist unabhängig vom Fahrzeughersteller oder Händler. Daher ist auch ein wiederholtes Update der Authentifizierungsdaten möglich - beispielsweise in Form von Prepaid-Tarifen, für welche ein Guthaben-RFID-Tag am Fahrzeug angebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Laden eines Elektrofahrzeugs. Hierbei wird ein Speicher für elektrische Energie geladen, etwa ein elektrochemischer Energiespeicher, beispielsweise ein Verbund aus Lithium-Ionen Akkumulatoren.
  • Elektrofahrzeuge besitzen ferner eine elektrische Ladeschnittstelle, über welche der eingebaute elektrische Energiespeicher aufladbar ist. Bei der elektrischen Ladeschnittstelle handelt es sich beispielsweise um eine Steckverbindung. Hierbei ist ein Ladekabel beispielsweise fest mit einer Ladesäule verbunden und wird in eine Steckdose, Buchse oder Kupplung des Fahrzeugs eingesteckt. Alternativ kann das Ladekabel an beiden Enden einen Steckverbinder aufweisen, so dass es sowohl an der Ladesäule als auch am Elektrofahrzeug eingesteckt wird.
  • Zur Kommunikation kommen zwischen dem Fahrzeug und der Ladesteuerung bzw. der Ladeinfrastruktur verschiedene Systeme/Protokolle zum Einsatz. Der Standard ISO 15118 definiert ein Plug-and-Charge-Verfahren, bei dem zunächst eine Ladeverbindung für das Fahrzeug hergestellt wird. Hierzu wird beispielsweise ein Ladestecker eine Ladekabels in das Fahrzeug eingesteckt. Anschließend übermittelt das Fahrzeug einen Identifikator an das Ladesystem. Das Fahrzeug wird anhand des Identifikators für den Ladevorgang authentifiziert. Hierfür ist es erforderlich, dass das Fahrzeug den Standard ISO 15118 unterstützt.
  • Ein Vorteil des Plug-and-Charge-Verfahrens nach ISO 15118 liegt darin, dass alle kommerziell für die Abwicklung des Ladevorgangs erforderlichen Daten vom Fahrzeug direkt an die Ladeeinrichtung übermittelt und von dort zur Freigabe des Ladevorgangs verwendet werden können. Der Fahrer muss keine händischen Zusatzeingaben vornehmen.
  • Durch die vorliegende Erfindung soll eine technische Möglichkeit geschaffen werden, auch Fahrzeuge, welche den Standard ISO 15118 nicht unterstützen, durch eine automatisierte Authentifizierung beim Herstellen der Ladeverbindung komfortabel zu laden.
  • Bei dem Verfahren zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang wird eine Ladeverbindung für das Fahrzeug hergestellt, welche aus einer Fahrzeugkomponente und einer externen Komponente besteht. Bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung wird ein Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher, welcher am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, automatisiert ausgelesen. Ein Prozessor authentifiziert das Fahrzeug anhand des Identifikators.
  • Die Ladeschnittstelle zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang umfasst eine Fahrzeugkomponente, welche zur Herstellung einer Ladeverbindung mit einer externen Komponente eingerichtet ist, und einen Speicher, aus dem bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs automatisiert auslesbar ist, wobei der Speicher in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente angeordnet ist.
  • Das Ladesystem zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang umfasst eine externe Komponente, welche zur Herstellung einer Ladeverbindung mit einer Fahrzeugkomponente eingerichtet ist. Die externe Komponente ist mit einer Leseeinrichtung ausgerüstet, mittels welcher bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher, welcher am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, automatisiert auslesbar ist. Weiterhin umfasst das Ladesystem einen Prozessor, welcher für eine Authentifizierung des Fahrzeugs anhand des Identifikators programmiert ist.
  • Der Prozessor ist jeweils beispielsweise ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller, ein System-on-Chip oder ein programmierbarer Digitalbaustein, etwa ein „Field Programmable Gate Array“ (FPGA), oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC).
  • Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden. Gleiches gilt für die nachfolgenden Erläuterungen.
  • Das Verfahren, die Ladeschnittstelle und das Ladesystem nutzen beispielsweise einen Ladestecker als Authentifizierungsschnittstelle. Auf diese Weise kann eine Authentifizierung des Fahrzeugs ohne direkte Nutzerinteraktion erfolgen, ohne dass ein Eingriff in die Steuergeräte der Ladeeinrichtung oder des Fahrzeugs erforderlich wäre.
  • Es wird eine komfortable Lademöglichkeit für Fahrzeuge geschaffen, welche, beispielsweise aufgrund ihres Alters, nur über eine einfache Ladeablaufsteuerung verfügen und den Standard ISO 15118 nicht unterstützen, sodass dennoch eine Authentifizierung des Fahrzeugs beim Einstecken des Ladesteckers erfolgen kann, ohne dass hierzu händische Eingaben von Abrechnungsmerkmalen erforderlich wären.
  • Statt einer personenbezogenen Authentifizierung, wie sie beispielsweise mittels Chipkarten bekannt ist, wird eine fahrzeugbezogene Authentifizierung bereitgestellt, indem der Identifikator beispielsweise in der Nähe eines Ladesteckers am Fahrzeug ausgelesen wird. Die Authentifizierung kann vorteilhaft mit einer Überprüfung weiterer Sicherheitsmerkmale kombiniert werden.
  • Das Verfahren, die Ladeschnittstelle und das Ladesystem ermöglichen es als normenunabhängige Lösung Betreibern von Ladesäulen, elektrische Energie umfassend zu vermarkten, indem auch ältere Fahrzeuge mit einer an Plug-and-Charge angelehnten Authentifizierung geladen werden können. Gleiches gilt für Fälle, in denen die Nutzung von Plug-and-Charge nicht wirtschaftlich ist.
  • Die Authentifizierung ist unabhängig vom Fahrzeughersteller oder Händler. Daher ist auch ein (ggf. häufig) wiederholtes Update der Authentifizierungsdaten möglich - beispielsweise in Form von Prepaid-Tarifen, für welche ein Guthaben-RFID-Tag am Fahrzeug angebracht wird.
  • Vorteilhaft sind das Verfahren, die Ladeschnittstelle und das Ladesystem auch für Betreiber von Fahrzeugflotten. Mit der einfachen fahrzeugspezifischen Authentifizierung können Mitarbeiter am Laden privater Fahrzeuge an Ladeeinrichtungen für dienstliche Fahrzeuge gehindert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Auslesen des Identifikators durch Verschlüsselung geschützt.
  • Hierdurch wird ein Schutz vor unberechtigtem Auslesen und Verwenden des Identifikators geschaffen.
  • In einer Weiterbildung gibt ein Prozessor den Ladevorgang frei, nachdem das Fahrzeug authentifiziert wurde. Alternativ überprüft der Prozessor weitere Informationen, bevor der Ladevorgang freigegeben wird. In einer weiteren Alternative führt der Prozessor eine personenbezogene Authentifizierung durch, bevor der Ladevorgang freigegeben wird.
  • Die fahrzeugbezogene Authentifizierung kann gemäß der Ausführungsform mit einer personenbezogenen Authentifizierung kombiniert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Ladeschnittstelle ist die Fahrzeugkomponente eine Steckverbindungskomponente, insbesondere eine Buchse. Alternativ ist die Fahrzeugkomponente eine Kontaktierungseinrichtung, welche durch einen Pantographen kontaktierbar ist, wobei die Fahrzeugkomponente insbesondere ein ACD-Stecker ist. In einer weiteren Alternative ist die Fahrzeugkomponente eine Sekundärspule eines induktiven Ladesystems.
  • In einer Weiterbildung der Ladeschnittstelle ist der Speicher ein RFID-Etikett, welches erst nach einer Herstellung des Fahrzeugs montiert wurde.
  • Das RFID-Etikett ist beispielsweise als Aufkleber ausgestaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Ladeschnittstelle ist der Speicher so angeordnet ist, dass der Identifikator nicht auslesbar ist, wenn eine Abdeckung über der Fahrzeugkomponente geschlossen ist.
  • Hierdurch wird der Identifikator vor unberechtigtem Auslesen geschützt, sobald die Abdeckung geschlossen ist.
  • In einer Weiterbildung der Ladeschnittstelle weist diese eine elektrische Schaltung auf, welche eine Energieversorgung, welche für das Auslesen des Identifikators erforderlich ist, nur aktiviert, wenn eine Abdeckung über der Fahrzeugkomponente geöffnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Ladeschnittstelle ist diese derart eingerichtet, dass eine Demontage und/oder Manipulation des Speichers eine Funktion der Ladeschnittstelle irreparabel zerstört.
  • Hierdurch wird der eindeutige Fahrzeugbezug sichergestellt. Beispielsweise wird für den Speicher ein RFID-Etikett verwendet, welches nicht zerstörungsfrei abgelöst werdend kann.
  • Das Fahrzeug weist die Ladeschnittstelle auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Ladesystems ist die externe Komponente eine Steckverbindungskomponente, insbesondere ein Stecker, welcher an einem Ladekabel montiert ist. Alternativ ist die externe Komponente eine Kontaktierungseinrichtung, welche an einem Pantographen montiert ist. In einer weiteren Alternative ist die externe Komponente eine Primärspule.
  • In einer Weiterbildung des Ladesystems ist der Prozessor in der externen Komponente oder in einer Ladesäule angeordnet.
  • Auf dem computerlesbaren Datenträger ist ein Computerprogramm gespeichert, welches das Verfahren ausführt, wenn es in einem Prozessor abgearbeitet wird.
  • Das Computerprogramm wird in einem Prozessor abgearbeitet und führt dabei das Verfahren aus.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
    • 1 ein Elektrofahrzeug 20, welches an einer Ladesäule 10 geladen wird,
    • 2 Komponenten einer Ladeverbindung, und
    • 3 ein Ablaufdiagramm.
  • 1 zeigt ein Elektrofahrzeug 20, welches an einer Ladesäule 10 geladen wird. Hierzu wird ein Ladekabel 30 mit dem Elektrofahrzeug 20 verbunden.
  • 2 zeigt Komponenten einer Ladeverbindung, welche hergestellt wird, sobald ein Stecker 1 eines Ladekabels in eine Buchse 2 an einem Elektrofahrzeug eingesteckt wird. Sobald der Stecker 1 ganz eingesteckt ist, oder noch während dieser in die Buchse 2 eingeführt wird, liest eine Leseeinrichtung 3, beispielsweise ein Lesegerät, welches in den Stecker 1 eingebaut ist, einen Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher 4 aus. Der Speicher 4 ist in unmittelbarer Nähe der Buchse 2 am Fahrzeug montiert. Dies stellt sicher, dass die Leseeinrichtung 3 direkt neben dem Speicher 4 liegt, sobald der Stecker eingesteckt ist.
  • Vorzugsweise lässt sich der Speicher 4 nur aus nächster Nähe auslesen, sodass ein Lesegerät, welches von außen an die Buchse 2 gehalten wird, den Speicher 4 nicht auslesen kann. Alternativ oder ergänzend kann der Identifikator verschlüsselt übertragen werden. Weiterhin ist es auch möglich, in Abhängigkeit zusätzlicher Parameter, beispielsweise eines Status einer Abdeckung, andere Identifikationsmerkmale als den Identifikator zu übertragen.
  • Eine weitere Variante besteht darin, eine Abdeckung für die Buchse 2 vorzusehen, wobei der Speicher 4 nicht auslesbar ist, wenn die Abdeckung geschlossen ist. Beispielsweise aktiviert eine elektrische Schaltung, eine Energieversorgung, welche für das Auslesen des Identifikators erforderlich ist, nur, wenn die Abdeckung geöffnet ist.
  • Die Energieversorgung versorgt beispielsweise den Speicher 4 oder eine Sendeeinrichtung, welche mit dem Speicher verbunden ist. Sie kann beispielsweise in Abhängigkeit von Lichteinfall von Umgebungslicht oder einer Statusleuchte aktiviert oder deaktiviert werden.
  • Der Speicher 4 ist beispielsweise ein RFID-Etikett, welches über eine Sendeeinrichtung in Form einer Antenne verfügt, um den Identifikator an die Leseeinrichtung 3 zu übermitteln. Das RFID-Etikett kann nach einer Herstellung des Fahrzeugs nachträglich angebracht werden. Es kann beispielsweise als Aufkleber so ausgerüstet sein, dass eine zerstörungsfreie Demontage unmöglich ist.
  • Ein Prozessor, welcher beispielsweise in einer Ladesäule oder im Stecker 1 angeordnet ist, authentifiziert das Fahrzeug für den Ladevorgang anhand des Identifikators.
  • Abweichend von 2 kann die Ladeverbindung auch durch einen Pantographen oder induktiv und kontaktlos mittels Spulen hergestellt werden. In diesem Fall werden der Speicher 4 und die Leseeinrichtung 3 entsprechend an den jeweiligen Komponenten positioniert. So kann der Speicher 4 in unmittelbarer Nähe eines ACD-Steckers für den Pantographen, oder in unmittelbarer Nähe einer Sekundärspule montiert sein. Entsprechend ist dann die Leseeinrichtung 3 an einer Kontaktierungseinrichtung des Pantographen bzw. neben der Primärspule montiert.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. In einem ersten Schritt S1 wird eine Ladeverbindung für ein Fahrzeug hergestellt. Ein zweiter Schritt besteht darin, dass bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher automatisiert ausgelesen wird. In einem dritten Schritt authentifiziert ein Prozessor das Fahrzeug anhand des Identifikators.
  • Daraufhin kann der Ladevorgang unmittelbar freigegeben werden; es können aber auch zunächst noch andere Informationen überprüft werden. Weiterhin kann auch zunächst noch eine personenbezogene Authentifizierung durchgeführt werden, bevor der Ladevorgang freigegeben wird.
  • Beispielsweise kann als weitere Information überprüft werden, ob der Identifikator zu dem zu ladenden Fahrzeug oder zu einem von dem Fahrzeug geforderten Parameter (etwa maximale Ladespannung, Maximalstrom, EV-ID, Timing-Information, Ladekapazität, ...) passt.
  • Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können auch frei miteinander kombiniert werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Authentifizierung eines Fahrzeugs (20) für einen Ladevorgang, bei dem - eine Ladeverbindung für das Fahrzeug hergestellt (S1) wird, welche aus einer Fahrzeugkomponente (2) und einer externen Komponente (1) besteht, - bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher (4) automatisiert ausgelesen (S2) wird, welcher am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente montiert ist, und - ein Prozessor das Fahrzeug anhand des Identifikators authentifiziert (S3) .
  2. Verfahren nach Anspruch 1, - bei dem das Auslesen des Identifikators durch Verschlüsselung geschützt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Prozessor - den Ladevorgang freigibt, nachdem das Fahrzeug authentifiziert wurde, oder - weitere Informationen überprüft, bevor der Ladevorgang freigegeben wird, oder - eine personenbezogene Authentifizierung durchführt, bevor der Ladevorgang freigegeben wird.
  4. Ladeschnittstelle zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang, - mit einer Fahrzeugkomponente (2), welche zur Herstellung (S1) einer Ladeverbindung mit einer externen Komponente (1) eingerichtet ist, - mit einem Speicher (4), aus dem bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs automatisiert auslesbar (S2) ist, wobei der Speicher in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente angeordnet ist.
  5. Ladeschnittstelle nach Anspruch 4, - bei der die Fahrzeugkomponente eine Steckverbindungskomponente ist, insbesondere eine Buchse, oder - bei der die Fahrzeugkomponente eine Kontaktierungseinrichtung ist, welche durch einen Pantographen kontaktierbar ist, wobei die Fahrzeugkomponente insbesondere ein ACD-Stecker ist, oder - bei der die Fahrzeugkomponente eine Sekundärspule eines induktiven Ladesystems ist.
  6. Ladeschnittstelle nach Anspruch 4 oder 5, - bei der der Speicher ein RFID-Etikett ist, welches erst nach einer Herstellung des Fahrzeugs montiert wurde.
  7. Ladeschnittstelle nach einem der Ansprüche 4-6, - bei dem der Speicher so angeordnet ist, dass der Identifikator nicht auslesbar ist, wenn eine Abdeckung über der Fahrzeugkomponente geschlossen ist.
  8. Ladeschnittstelle nach einem der Ansprüche 4-7, - mit einer elektrischen Schaltung, welche eine Energieversorgung, welche für das Auslesen des Identifikators erforderlich ist, nur aktiviert, wenn eine Abdeckung über der Fahrzeugkomponente geöffnet ist.
  9. Ladeschnittstelle nach einem der Ansprüche 4-8, - derart eingerichtet, dass eine Demontage und/oder Manipulation des Speichers eine Funktion der Ladeschnittstelle irreparabel zerstört.
  10. Fahrzeug (20), - mit einer Ladeschnittstelle nach einem der Ansprüche 4-9.
  11. Ladesystem zur Authentifizierung eines Fahrzeugs für einen Ladevorgang, - mit einer externen Komponente (1), eingerichtet zur Herstellung (S1) einer Ladeverbindung mit einer Fahrzeugkomponente (2), - wobei die externe Komponente mit einer Leseeinrichtung (3) ausgerüstet ist, mittels welcher bei oder nach der Herstellung der Ladeverbindung ein Identifikator des Fahrzeugs aus einem Speicher (4) automatisiert auslesbar (S2) ist, welcher am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugkomponente angeordnet ist, und - mit einem Prozessor, programmiert für eine Authentifizierung (S3) des Fahrzeugs anhand des Identifikators.
  12. Ladesystem nach Anspruch 11, bei dem die externe Komponente - eine Steckverbindungskomponente ist, insbesondere ein Stecker, welcher an einem Ladekabel montiert ist, oder - eine Kontaktierungseinrichtung ist, welche an einem Pantographen montiert ist, oder - eine Primärspule ist.
  13. Ladesystem nach Anspruch 11 oder 12, - bei dem der Prozessor in der externen Komponente oder in einer Ladesäule angeordnet ist.
  14. Computerlesbarer Datenträger, - auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausführt, wenn es in einem Prozessor abgearbeitet wird.
  15. Computerprogramm, - welches in einem Prozessor abgearbeitet wird und dabei das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.
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